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            濕式電除塵器技術分析原理及特點

            2016-08-31 15:46:11  來源:
            1 概述
            燃煤電廠一直是國家環境治理的重點,新出臺的污染物排放標準更是對近年來陸續跟進的除塵、脫硫以及脫硝系統提出了更高的要求,如何控制PM2.5細顆粒排放、石膏雨和煙囪藍煙等問題已成為當務之急。新的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中,粉塵排放限值由50mg/m3提高到30mg/m3,重點地區提高到20mg/m3,單純的干式電除塵器已經很難滿足要求,同時新標準也提高了NOxSOx的排放限值,并增加了Hg的控制指標。濕式電除塵器(WESP)在實現超低排放、控制PM2.5和重金屬等復合污染物方面應用效果良好,國家環保部在《環境空氣細顆粒物污染防治技術政策(試行)(征求意見稿)中明確指出:鼓勵火電企業采用濕式電除塵等新技術,防止脫硫脫硝造成的“石膏雨”以及“藍煙”污染。
             
            2 國內外應用現狀和技術特點
            2.1 國內濕式電除塵器應用概況
            我國在濕式電除塵技術研究方面起步較晚,*早主要是硫酸和冶金工業中應用了一些中小型的濕式電除塵器。從2009年開始,逐步開展了針對燃煤電廠應用濕式電除塵器的研究和探索,并取得了多個項目的成功應用。華電淄博熱電有限公司濕式電除塵工程,該項目充分考慮了老廠爐后場地有限的特點,采用了雙層復式臥式結構,結構緊湊。鞍鋼第二發電廠燃氣-蒸汽聯合循環機組,引進日本三菱濕式電除塵器裝置(平板式),用于除塵凈化進入煤氣壓縮機前高爐、焦爐煤氣。
             
            2.2 國外濕式電除塵器應用概況
            日本的濕式電除塵技術起步較早,已經有30多年的應用史,僅三菱重工就有33臺套應用于電廠。日本碧南電廠5臺套濕式電除塵器投產20年來,煙塵排放濃度長期保持在25mg/m3的水平,并且濕式電除塵器本體和內部構件均未發生嚴重腐蝕。
            美國在濕式電除塵方面研究也較早,與日本不同的是,美國應用較多的是垂直煙氣流獨立設計和與WFGD的整體式設計。典型工程有AES深水電廠,采用的是吸收塔后單獨布置的垂直煙氣流設計。整體式布置方案具有不用另外占用場地,減少了內部連接管道和土建,無單獨支架,管道布置簡單,投建成本和運行費用低的優點。缺點是:由于布置在WFGD的上方,使得煙氣的流動阻力增加,同時高空布置也使得基礎和鋼結構負荷增加。
             
            3 濕式電除塵器的原理及特點
            3.1 工作原理
            濕式電除塵器的工作原理和干式的類似,都是高壓電暈放電使粉塵或水霧荷電,荷電的粒子在電場力的作用下到達集塵板,但在粉塵的清除方式上,干式電除塵器采用的是機械振打,而濕式電除塵器采用沖刷液沖洗電極,將收塵板上捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨之排出。
             
            3.2 結構特點
            (1)本體結構。濕式電除塵器主要由進出口煙道、除塵器殼體、導流板、整流格柵、陽極收塵板陰極線、絕緣箱、沖洗水系統、電源及控制系統組成。結構類型上一般分為板式和管式兩類,板式的集塵極為平板狀,水膜形成性好,極板間均布電暈線,主體類似于干式電除塵器,能處理水平或垂直流動的煙氣;管式的集塵極一般為多根并列的圓形或多邊形金屬管,中間分布電暈線,只能處理垂直流動的煙氣。濕式電除塵器外部構件采用普通碳素鋼,內表面加涂層以防腐蝕,安裝時要注意控制內表面的破損,特別是焊接點、構件連接處等。外殼的外部不需要保溫,因為煙氣溫度低于飽和溫度,因而外殼處的煙氣也幾乎沒有降溫?傮w來看,管式集塵極要比板式的效率高、便于布置且占用空間少。
             
            (2)清灰方式。干式電除塵器是通過振打的方式,將集塵極上的積灰振落到灰斗,而濕式電除塵器是將沖刷液噴淋至集塵板上形成連續的液膜,隨著沖刷液的流動將粉塵沖刷到灰斗中隨之排出。若集塵極上的粉塵不能及時沖刷下來,會產生運行電壓下降、電暈封閉和局部腐蝕等問題。常見的清灰方式包括自沖刷、噴霧沖刷和液膜沖刷。不管哪類沖刷方式,沖刷液中含有的大量懸浮顆粒物以及酸性物質,直接排放會造成二次污染和水資源的浪費,因此需要解決灰水循環和水耗問題建議對沖洗水采用閉式循環。
             
            3.3 濕式電除塵器的優缺點
            濕式電除塵器的優點:對粉塵的適應能力強,能達到很高的除塵效率,同時也適用于處理高溫、高濕的煙氣;沒有二次揚塵;沒有錘擊設備等易損部件,可靠性高;能有效去除亞微米級顆粒、SO3氣溶膠和石膏微液滴,對控制PM2.5、藍煙和石膏雨效果良好;由于在電除塵器內電場氣流速度較高,灰斗的傾斜角減小,設備的布置緊湊;降低煙氣中總的攜帶水量,減小石膏雨形成的幾率存在的問題:排煙溫度需低于沖刷液的絕熱飽和溫度;在高粉塵濃度和高SO2濃度時難以采用濕式電除塵器;必須要有良好的防腐蝕措施;濕式電除塵器沖洗水雖采用閉式循環,但要與脫硫水系統保持平衡;多處部件需要用耐腐蝕材料,且未大規模生產,單個產品投入成本較高;新機組需單獨占用爐后場地,對老機組改造將會有場地布置問題。
             
            4 新技術發展狀況
            (1)濕式膜電除塵技術。該技術*早在1979年,由美國俄亥俄大學Pasic提出并研究成功[11]。濕式膜電除塵器采用碳纖維或硅纖維編織膜作為集塵極,代替傳統電除塵器中的金屬集塵極,利用毛細作用,使水均勻的分布在膜表面,消除了傳統濕式電除塵器集塵板上容易出現的局部干燥區,避免反電暈的產生,也保證了電場的穩定,提高了除塵效率。
             
            (2)干濕復合電除塵技術。集合了干式和濕式電除塵技術的優點,采用前級電場干式電除塵+末極電場濕式電除塵的配套方案,*早由美國電研所于20世紀90年代開始研究。
             
            5 濕式電除塵器與現有除塵設備比較
            100MW機組為例,達到國家排放標準,對采用5電場干式電除塵器、袋式除塵器、電袋復合式除塵器(包含2電場)、4干式+1濕式電除塵器,進行技術性、經濟性比較。
             
            5.1 經濟性比較
            (1)設備費用。袋式除塵器<5電場干式除塵器<電袋復合式除塵器<4干式+1濕式電除塵器;
            (2)土建及施工費用。袋式除塵器<電袋復合式除塵器<5電場干式除塵器<4干式+1濕式電除塵器;
            (3)年運行、維護費用。5電場干式除塵器<電袋復合式除塵器<4干式+1濕式電除塵器<袋式除塵器;
            (4)總費用。5電場干式除塵器<袋式除塵器<電袋式復合除塵器<4干式+1濕式電除塵器。
            由此可見,濕式電除器的總費用*高,但其所帶來的社會效益和環境效益是無法估量的。
             
            5.2 技術性比較
            現在廣泛采用的干式電除塵、袋式除塵、電袋復合式除塵技術,僅能控制脫硫塔前的粉塵排放濃度,對于SCR以及WFGD后所產生的SO3氣溶膠和石膏微液滴沒有去除效果,對于PM2.5細微顆粒物和重金屬污染物的去除效果也很有限。干式電除塵器除塵性能受煤質、飛灰成分、物相組成影響;袋式除塵器不受煤質、飛灰特性影響,但對煙氣溫度、濕度、成分敏;感電袋復合式除塵器不受煤質、飛灰特性影響,同樣對煙氣溫度、濕度等敏感,但要好于袋式除塵器;濕式電除塵器不受煤質、煙氣工況影響,適用范圍較廣。濕式電除塵器作為大氣復合污染物的終端控制設備,在控制上述污染物滿足新標準煙塵排放要求上都有出色的表現。表1列出了上述幾種除塵技術比較。
             
            6結語
            濕式電除塵器在滿足新標準的同時,還能對PM2.5細微顆粒、SO3氣溶膠微液滴、有機污染物、重金屬污染物等起到有效的控制作用,其社會效益巨大。SCR+ESP/FF+WFGD+WESP的大氣污染物控制模式,也是目前世界上燃煤電廠*先進的、控制污染物效果*好的方式。目前,國內已有數臺套的濕式電除塵器成功應用,并且運行狀況良好。國內外的濕式電除塵器投運經驗表明,在燃煤電廠應用濕式電除塵器是完全可行的,而且對于復合污染物有著很好的控制效果,能夠解決眾多環境問題相信隨著國家環保要求的不斷提高,濕式電除塵器也將日益受到重視,并在實現粉塵超低排放,控制PM2.5和大氣復合污染物方面發揮重要作用。

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